TEDSalon London Spring 2011
Martin Hanczyc: The line between life and not-life
マーチン・ハンジク: 生命と非生命の境界線
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マーチン・ハンジクの研究室ではプロトセルという化学物質の塊を作り、生命のような挙動を観察しています。この研究は、生命が地球上で誕生したときの姿に関わり、また他の星で誕生するときの姿も示唆するものです。
Martin Hanczyc - Chemist
Martin Hanczyc explores the path between living and nonliving systems, using chemical droplets to study behavior of the earliest cells. Full bio
Martin Hanczyc explores the path between living and nonliving systems, using chemical droplets to study behavior of the earliest cells. Full bio
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00:15
So historically there has
0
0
2000
歴史的に見ると
00:17
been a huge divide between what people
1
2000
3000
生命ではないと考えられるものと
00:20
consider to be non-living systems on one
2
5000
3000
生命と考えられるものとは対極に置かれ
00:23
side, and living systems on the other side.
3
8000
2000
大きく隔たっていました
00:25
So we go from, say, this beautiful and
4
10000
2000
この美しくて複雑な
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complex crystal as non-life, and this rather
5
12000
3000
結晶は非生命の側にあり
00:30
beautiful and complex cat on the other side.
6
15000
3000
美しくて複雑な猫が反対側になります
00:33
Over the last hundred and fifty years or so,
7
18000
3000
これまで150年ほどの科学によって
00:36
science has kind of blurred this distinction
8
21000
2000
非生命と生命との区別は
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between non-living and living systems, and
9
23000
2000
はっきりしなくなり
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now we consider that there may be a kind
10
25000
2000
いまや両者の間は切れ目なく
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of continuum that exists between the two.
11
27000
3000
続いているかのようです
00:45
We'll just take one example here:
12
30000
2000
一例をあげましょう
00:47
a virus is a natural system, right?
13
32000
2000
ウィルスは自然に存在しますね
00:49
But it's very simple. It's very simplistic.
14
34000
2000
ただし単純きわまりないものです
00:51
It doesn't really satisfy all the requirements,
15
36000
2000
生命としての
00:53
it doesn't have all the characteristics
16
38000
2000
必要条件すら満たしません
00:55
of living systems and is in fact a parasite
17
40000
2000
生命の特徴を全ては満たさず
00:57
on other living systems in order to, say,
18
42000
3000
他の生命に寄生することで
01:00
reproduce and evolve.
19
45000
2000
繁殖したり進化を遂げます
01:02
But what we're going to be talking about here
20
47000
2000
今夜のお話では
01:04
tonight are experiments done on this sort of
21
49000
2000
この並びの中では非生命寄りに
01:06
non-living end of this spectrum -- so actually
22
51000
2000
位置づけられる実験を紹介します
01:08
doing chemical experiments in the laboratory,
23
53000
3000
実験室で行う化学の実験です
01:11
mixing together nonliving ingredients
24
56000
2000
非生命体の材料を混合して
01:13
to make new structures, and that these
25
58000
2000
新しい構造を作り出し
01:15
new structures might have some of the
26
60000
2000
その構造が
01:17
characteristics of living systems.
27
62000
2000
生体系の特徴の一部を有するのです
01:19
Really what I'm talking about here is
28
64000
2000
これはつまり
01:21
trying to create a kind of artificial life.
29
66000
2000
ある種の人工生命を作る試みです
01:23
So what are these characteristics that I'm
30
68000
2000
どんな特徴に注目しているかというと
01:25
talking about? These are them.
31
70000
2000
こんな特徴です
01:27
We consider first that life has a body.
32
72000
2000
まず 生命には肉体があります
01:29
Now this is necessary to distinguish the self
33
74000
2000
肉体は自己を
01:31
from the environment.
34
76000
2000
環境と区別するために必要です
01:33
Life also has a metabolism. Now this is a
35
78000
2000
また生命は代謝します
01:35
process by which life can convert resources
36
80000
3000
これは環境から取り込んだ資源を
01:38
from the environment into building blocks
37
83000
2000
体の構成要素に変換して
01:40
so it can maintain and build itself.
38
85000
3000
自己を維持し成長する過程のことです
01:43
Life also has a kind of inheritable information.
39
88000
2000
生命は子孫に情報を伝えます
01:45
Now we, as humans, we store our information
40
90000
2000
ヒトは自分の情報を
01:47
as DNA in our genomes and we pass this
41
92000
3000
遺伝子のDNAとして持ち
01:50
information on to our offspring.
42
95000
2000
これを子孫に伝えます
01:52
If we couple the first two -- the body and the metabolism --
43
97000
2000
肉体と代謝という最初の二つの特徴を
01:54
we can come up with a system that could
44
99000
2000
合わせると 移動して複製もできる
01:56
perhaps move and replicate, and if we
45
101000
2000
システムができます
01:58
coupled these now to inheritable information,
46
103000
3000
さらに情報の継承も取り込めば
02:01
we can come up with a system that would be
47
106000
2000
もっと生命に近いシステムとなります
02:03
more lifelike, and would perhaps evolve.
48
108000
2000
進化もしていくかもしれません
02:05
And so these are the things we will try to do
49
110000
2000
実験室で我々が試みたのは
02:07
in the lab, make some experiments that have
50
112000
2000
生命の特徴の1つか2つを
02:09
one or more of these characteristics of life.
51
114000
3000
実験で示すことです
02:12
So how do we do this? Well, we use
52
117000
2000
どうやったかというと
02:14
a model system that we term a protocell.
53
119000
2000
プロトセルと呼ぶモデルを使いました
02:16
You might think of this as kind of like a
54
121000
2000
ごく原始的な細胞を
02:18
primitive cell. It is a simple chemical
55
123000
2000
想像してください
02:20
model of a living cell, and if you consider
56
125000
3000
生きた細胞の化学モデルです
02:23
for example a cell in your body may have
57
128000
2000
例えば皆さんの体の細胞では
02:25
on the order of millions of different types
58
130000
2000
百万種もの分子によって
02:27
of molecules that need to come together,
59
132000
2000
複雑なネットワークが構成されて
02:29
play together in a complex network
60
134000
2000
「生きている」と呼べる
02:31
to produce something that we call alive.
61
136000
3000
状態となります
02:34
In the laboratory what we want to do
62
139000
2000
実験室では同じようなことを
02:36
is much the same, but with on the order of
63
141000
2000
数10種類ほどの分子だけで
02:38
tens of different types of molecules --
64
143000
2000
目指しています
02:40
so a drastic reduction in complexity, but still
65
145000
2000
複雑さは大幅に失われますが
02:42
trying to produce something that looks lifelike.
66
147000
3000
でも生命のように見える状態を作ろうとしています
02:45
And so what we do is, we start simple
67
150000
2000
私たちは簡単な実験から
02:47
and we work our way up to living systems.
68
152000
3000
高度化して 生きたシステムを目指します
02:50
Consider for a moment this quote by
69
155000
2000
100年前にルデュクが
02:52
Leduc, a hundred years ago, considering a
70
157000
2000
人工生命について
02:54
kind of synthetic biology:
71
159000
2000
残した言葉を見ていきましょう
02:56
"The synthesis of life, should it ever occur,
72
161000
2000
「生命が合成されることがあっても
02:58
will not be the sensational discovery which we
73
163000
2000
普通に考えられているような
03:00
usually associate with the idea."
74
165000
2000
驚くべき発見とはなるまい」
03:02
That's his first statement. So if we actually
75
167000
2000
初めの一文です
03:04
create life in the laboratories, it's
76
169000
2000
実験室で生命を合成できたとしても
03:06
probably not going to impact our lives at all.
77
171000
2000
日常生活には何も影響しないでしょう
03:08
"If we accept the theory of evolution, then
78
173000
2000
「進化論を受け入れれば
03:10
the first dawn of synthesis of life must consist
79
175000
2000
生命の合成の最初の
03:12
in the production of forms intermediate
80
177000
2000
きざしは無機と有機の
03:14
between the inorganic and the organic
81
179000
2000
中間的な姿となるであろう
03:16
world, or between the non-living
82
181000
2000
すなわち非生命と生命の境目で
03:18
and living world, forms which possess
83
183000
2000
生命の原始的な特徴の
03:20
only some of the rudimentary attributes of life"
84
185000
2000
幾つかを有するだけの姿となろう」
03:22
-- so, the ones I just discussed --
85
187000
2000
先ほど述べた特徴ですね
03:24
"to which other attributes will be slowly added
86
189000
2000
「環境からの進化的なはたらきが
03:26
in the course of development by the
87
191000
2000
作用する中で少しずつ
03:28
evolutionary actions of the environment."
88
193000
2000
他の特徴が加わるのだ」
03:30
So we start simple, we make some structures
89
195000
2000
まず単純な実験で
03:32
that may have some of these characteristics
90
197000
2000
生命の特徴の一部を有するー
03:34
of life, and then we try to develop that
91
199000
2000
構造を作り そこから発展させて
03:36
to become more lifelike.
92
201000
2000
しだいに生命に近づけていきます
03:38
This is how we can start to make a protocell.
93
203000
2000
プロトセルの試作はこのように始まります
03:40
We use this idea called self-assembly.
94
205000
2000
自己集積化というアイデアを用います
03:42
What that means is, I can mix some
95
207000
2000
すなわち 試験管の中で
03:44
chemicals together in a test tube in my lab,
96
209000
2000
化学物質を混ぜると自然に
03:46
and these chemicals will start to self-associate
97
211000
2000
集まり始めて どんどん
03:48
to form larger and larger structures.
98
213000
2000
大きな構造ができていくのです
03:50
So say on the order of tens of thousands,
99
215000
2000
数万個とか
03:52
hundreds of thousands of molecules will
100
217000
2000
数十万個もの分子が集まって
03:54
come together to form a large structure
101
219000
2000
何もなかったところに
03:56
that didn't exist before.
102
221000
2000
大きな構造を作ります
03:58
And in this particular example,
103
223000
2000
この例では
04:00
what I took is some membrane molecules,
104
225000
2000
ある膜分子を利用しました
04:02
mixed those together in the right environment,
105
227000
2000
適切な環境で材料を混ぜると
04:04
and within seconds it forms these rather
106
229000
2000
ものの数秒で
04:06
complex and beautiful structures here.
107
231000
2000
こんなに複雑で美しい構造ができます
04:08
These membranes are also quite similar,
108
233000
2000
これらの膜は
04:10
morphologically and functionally,
109
235000
2000
形態も機能も
04:12
to the membranes in your body,
110
237000
2000
生体の膜組織と大変似たものです
04:14
and we can use these, as they say,
111
239000
2000
そこでこの膜を使って
04:16
to form the body of our protocell.
112
241000
2000
我々のプロトセルを作れるわけです
04:18
Likewise,
113
243000
1000
同様に
04:19
we can work with oil and water systems.
114
244000
2000
水と油のシステムも利用できます
04:21
As you know, when you put oil and water together,
115
246000
2000
油と水は互いに混ざりませんが
04:23
they don't mix, but through self-assembly
116
248000
2000
自己組織化によって
04:25
we can get a nice oil droplet to form,
117
250000
2000
きれいな油滴ができるので
04:27
and we can actually use this as a body for
118
252000
2000
プロトセルとして人工生命体の
04:29
our artificial organism or for our protocell,
119
254000
2000
肉体にできます
04:31
as you will see later.
120
256000
2000
また後で お見せします
04:33
So that's just forming some body stuff, right?
121
258000
2000
ここまでは体の作り方でしたね
04:35
Some architectures.
122
260000
2000
構造だけです
04:37
What about the other aspects of living systems?
123
262000
2000
生体の他の側面はどうでしょうか
04:39
So we came up with this protocell model here
124
264000
2000
今お見せしているのも
04:41
that I'm showing.
125
266000
2000
プロトセルですが
04:43
We started with a natural occurring clay
126
268000
2000
天然に産出される
04:45
called montmorillonite.
127
270000
2000
モンモリロナイトという粘土を使いました
04:47
This is natural from the environment, this clay.
128
272000
2000
こんな粘土の塊が天然に得られます
04:49
It forms a surface that is, say, chemically active.
129
274000
2000
化学的に活性な表面を形成し
04:51
It could run a metabolism on it.
130
276000
2000
そこで代謝を起こすことができます
04:53
Certain kind of molecules like to associate
131
278000
2000
この粘土にある種の分子がー
04:55
with the clay. For example, in this case, RNA, shown in red
132
280000
2000
例えば 赤で示すRNAが集まります
04:57
-- this is a relative of DNA,
133
282000
2000
DNAと似ていて
04:59
it's an informational molecule --
134
284000
2000
情報を伝達する分子です
05:01
it can come along and it starts to associate
135
286000
2000
RNAはこの粘土の表面に
05:03
with the surface of this clay.
136
288000
2000
集まってきます
05:05
This structure, then, can organize the
137
290000
2000
この構造はその周囲に
05:07
formation of a membrane boundary around
138
292000
2000
膜の境界を形成して
05:09
itself, so it can make a body of
139
294000
2000
周りを液体分子で囲まれた
05:11
liquid molecules around itself, and that's
140
296000
2000
体を形成します
05:13
shown in green here on this micrograph.
141
298000
2000
顕微鏡写真の緑の部分です
05:15
So just through self-assembly, mixing things
142
300000
2000
自己組織化によって
05:17
together in the lab, we can come up with, say,
143
302000
3000
実験室で物質を混ぜてできた
05:20
a metabolic surface with some
144
305000
2000
膜の肉体の内側に
05:22
informational molecules attached
145
307000
2000
代謝を起こす表面があり
05:24
inside of this membrane body, right?
146
309000
2000
情報を持った分子が付いています
05:26
So we're on a road towards living systems.
147
311000
4000
生体系へ向けた一歩です
05:30
But if you saw this protocell, you would not
148
315000
2000
しかし このプロトセルを見て実際に
05:32
confuse this with something that was actually alive.
149
317000
2000
生きていると考えることはありません
05:34
It's actually quite lifeless. Once it forms,
150
319000
2000
生命のかけらも見当たらず
05:36
it doesn't really do anything.
151
321000
2000
出来上がった後には 何もおきません
05:38
So, something is missing.
152
323000
2000
何かが足りません
05:40
Some things are missing.
153
325000
2000
いくつかの点で足りていません
05:42
So some things that are missing is,
154
327000
2000
足りない点は 例えば
05:44
for example, if you had a flow of energy
155
329000
2000
この系を通るエネルギーの流れから
05:46
through a system, what we'd want
156
331000
2000
エネルギーを少し取り込んで
05:48
is a protocell that can harvest
157
333000
2000
プロトセルが自らを
05:50
some of that energy in order to maintain itself,
158
335000
2000
維持することができないことです
05:52
much like living systems do.
159
337000
2000
生体ならできることです
05:54
So we came up with a different protocell
160
339000
2000
さて別のプロトセルモデルを作りました
05:56
model, and this is actually simpler than the previous one.
161
341000
2000
今のものよりも単純です
05:58
In this protocell model, it's just an oil droplet,
162
343000
2000
このプロトセルではただの油滴が
06:00
but a chemical metabolism inside
163
345000
2000
内部で化学的代謝反応を起こし
06:02
that allows this protocell to use energy
164
347000
2000
そのエネルギーで何かをするー
06:04
to do something, to actually become dynamic,
165
349000
3000
プロトセルで このように
06:07
as we'll see here.
166
352000
2000
動いたりします
06:09
You add the droplet to the system.
167
354000
2000
この油を何滴か落とします
06:11
It's a pool of water, and the protocell
168
356000
2000
周りは水です
06:13
starts moving itself around in the system.
169
358000
2000
プロトセルは動き始めます
06:15
Okay? Oil droplet forms
170
360000
2000
自己組織化によってできた油滴の
06:17
through self-assembly, has a chemical
171
362000
2000
内部では化学的代謝が行われ
06:19
metabolism inside so it can use energy,
172
364000
2000
エネルギーを利用できます
06:21
and it uses that energy to move itself
173
366000
2000
そのエネルギーを利用して
06:23
around in its environment.
174
368000
2000
環境の中を動きます
06:25
As we heard earlier, movement is very
175
370000
2000
前に述べたように 動くことは
06:27
important in these kinds of living systems.
176
372000
2000
この種の生体系において重要です
06:29
It is moving around, exploring its environment,
177
374000
2000
動き回り 周囲の様子を探り
06:31
and remodeling its environment, as you see,
178
376000
2000
周囲を変化させます このように
06:33
by these chemical waves that are forming by the protocell.
179
378000
2000
化学的な波を起こしています
06:35
So it's acting, in a sense, like a living system
180
380000
2000
自己を保存しようとする生体のように
06:37
trying to preserve itself.
181
382000
3000
周囲に作用していると言えるのです
06:40
We take this same moving protocell here,
182
385000
3000
この動くプロトセルを使って
06:43
and we put it in another experiment,
183
388000
2000
別の実験をします
06:45
get it moving. Then I'm going
184
390000
2000
動いていますね
06:47
to add some food to the system,
185
392000
2000
ではここに食糧を加えてみます
06:49
and you'll see that in blue here, right?
186
394000
3000
青いものが見えます
06:52
So I add some food source to the system.
187
397000
2000
システムに食糧を与えます
06:54
The protocell moves. It encounters the food.
188
399000
2000
プロトセルが動き 食糧に遭遇して
06:56
It reconfigures itself and actually then
189
401000
2000
自分で形を変えると
06:58
is able to climb to the highest concentration
190
403000
2000
食糧の濃度の高いところに登っていき
07:00
of food in that system and stop there.
191
405000
2000
そこに留まります
07:02
Alright? So not only do we have this system
192
407000
2000
体があるだけではなくて
07:04
that has a body, it has a metabolism,
193
409000
2000
代謝して エネルギーを利用して
07:06
it can use energy, it moves around.
194
411000
3000
動き回れるシステムです
07:09
It can sense its local environment
195
414000
2000
周囲の環境を感知して
07:11
and actually find resources
196
416000
2000
自らを維持するための
07:13
in the environment to sustain itself.
197
418000
2000
材料を見つけます
07:15
Now, this doesn't have a brain, it doesn't have
198
420000
2000
脳も神経系も持たない
07:17
a neural system. This is just a sack of
199
422000
2000
ただ袋詰めされた化学物質なのに
07:19
chemicals that is able to have this interesting
200
424000
2000
こんな面白くて 生きものみたいに
07:21
and complex lifelike behavior.
201
426000
2000
複雑な振る舞いができるのです
07:23
If we count the number of chemicals
202
428000
2000
ここでは化学物質の種類は
07:25
in that system, actually, including the water
203
430000
2000
皿を満たしている
07:27
that's in the dish, we have five chemicals
204
432000
2000
水を含めても5種で
07:29
that can do this.
205
434000
2000
こんな系ができました
07:31
So then we put these protocells together in a
206
436000
2000
こんなプロトセルを
07:33
single experiment to see what they would do,
207
438000
2000
組み合わせる実験をすると
07:35
and depending on the conditions, we have
208
440000
2000
条件にもよりますが
07:37
some protocells on the left that are
209
442000
2000
左側では 動き回るプロトセルが
07:39
moving around and it likes to touch the other
210
444000
2000
そこに置かれた別のプロトセルと
07:41
structures in its environment.
211
446000
2000
接触しようとしています
07:43
On the other hand we have two moving
212
448000
2000
右側では二つのプロトセルは
07:45
protocells that like to circle each other,
213
450000
2000
ぐるぐる回るのが好きなようです
07:47
and they form a kind of a dance, a complex dance with each other.
214
452000
2000
とても複雑なダンスのようです
07:49
Right? So not only do individual protocells
215
454000
2000
この系で見たような
07:51
have behavior, what we've interpreted as
216
456000
2000
プロトセル単体の
07:53
behavior in this system, but we also have
217
458000
2000
振る舞いだけではなく
07:55
basically population-level behavior
218
460000
3000
集団レベルでの挙動もあり
07:58
similar to what organisms have.
219
463000
3000
これも生体と似たものです
08:01
So now that you're all experts on protocells,
220
466000
3000
みなさんもプロトセルの専門家になりましたので
08:04
we're going to play a game with these protocells.
221
469000
2000
プロトセルでゲームをしてみましょう
08:06
We're going to make two different kinds.
222
471000
2000
二種類の違ったものを作ります
08:08
Protocell A has a certain kind of chemistry
223
473000
3000
プロトセルAはある種の化学物質を含み
08:11
inside that, when activated, the protocell
224
476000
2000
活性化すると
08:13
starts to vibrate around, just dancing.
225
478000
2000
振動して踊り始めます
08:15
So remember, these are primitive things,
226
480000
2000
こんなに原始的だというのに
08:17
so dancing protocells, that's very
227
482000
2000
踊るプロトセルとは
08:19
interesting to us. (Laughter)
228
484000
2000
興味深いですね (笑)
08:21
The second protocell has a different
229
486000
2000
第二のプロトセルは別の化学物質を含み
08:23
chemistry inside, and when activated,
230
488000
2000
活性化すると
08:25
the protocells all come together and they fuse
231
490000
2000
みんな集まってくっついて
08:27
into one big one. Right?
232
492000
2000
一つの大きなプロトセルになります
08:29
And we just put these two together
233
494000
2000
こんな二種類を
08:31
in the same system.
234
496000
2000
一緒にしてやるとどうなるか
08:33
So there's population A,
235
498000
2000
まずAを入れて
08:35
there's population B, and then
236
500000
2000
Bも入れて
08:37
we activate the system,
237
502000
2000
そしてシステムを活性化すると
08:39
and protocell Bs, they're the blue ones,
238
504000
2000
青い方のプロトセルBは
08:41
they all come together. They fuse together
239
506000
2000
全部が集まって一つになり
08:43
to form one big blob, and the other protocell
240
508000
2000
大きな塊となります
08:45
just dances around. And this just happens
241
510000
2000
もう一種類はただ動いています
08:47
until all of the energy in the system is
242
512000
2000
系のエネルギーがなくなるまで動いて
08:49
basically used up, and then, game over.
243
514000
3000
それでおしまいです
08:52
So then I repeated this experiment
244
517000
2000
この実験を何度も繰り返すと
08:54
a bunch of times, and one time
245
519000
2000
あるとき
08:56
something very interesting happened.
246
521000
2000
とても面白いことが起きました
08:58
So, I added these protocells together
247
523000
2000
2つのプロトセルを系に加えると
09:00
to the system, and protocell A and protocell B
248
525000
2000
プロトセルのAとBが融合して
09:02
fused together to form a hybrid protocell AB.
249
527000
2000
ハイブリッドのABセルができました
09:04
That didn't happen before. There it goes.
250
529000
2000
それまでなかったことです
09:06
There's a protocell AB now in this system.
251
531000
3000
ここにはプロトセルABがあるのです
09:09
Protocell AB likes to dance around for a bit,
252
534000
3000
プロトセルABはしばらく踊り続け
09:12
while protocell B does the fusing, okay?
253
537000
3000
プロトセルBが融合を続けます
09:15
But then something even more interesting happens.
254
540000
3000
そしてもっと面白いことがおきます
09:18
Watch when these two large protocells,
255
543000
2000
大きなハイブリッドのプロトセルが
09:20
the hybrid ones, fuse together.
256
545000
2000
融合するところを見てください
09:22
Now we have a dancing protocell
257
547000
3000
しばらく踊った後
09:25
and a self-replication event. Right. (Laughter)
258
550000
4000
自己複製も起きました (笑)
09:29
Just with blobs of chemicals, again.
259
554000
2000
これまた化学物質の塊です
09:31
So the way this works is, you have
260
556000
2000
この作用の仕方は
09:33
a simple system of five chemicals here,
261
558000
2000
5種の化学物質だけの簡単なシステム
09:35
a simple system here. When they hybridize,
262
560000
2000
混成がおきるとき
09:37
you then form something that's different than
263
562000
2000
それまでとは違って
09:39
before, it's more complex than before,
264
564000
2000
もっと複雑なものができます
09:41
and you get the emergence of another kind of
265
566000
2000
また別の種類の生命と似た
09:43
lifelike behavior which
266
568000
2000
特徴も現れました
09:45
in this case is replication.
267
570000
2000
複製をしたのです
09:47
So since we can make some interesting
268
572000
2000
こんなに面白いプロトセルは
09:49
protocells that we like, interesting colors and
269
574000
2000
色や挙動も魅力的で
09:51
interesting behaviors, and they're very easy
270
576000
2000
作成するのも簡単で
09:53
to make, and they have interesting lifelike
271
578000
2000
生命のような特徴を持っています
09:55
properties, perhaps these protocells have
272
580000
3000
こんなプロトセルから地球の生命の
09:58
something to tell us about the origin of life
273
583000
2000
起源について学べることでしょう
10:00
on the Earth. Perhaps these represent an
274
585000
2000
おそらく最初の段階では
10:02
easily accessible step, one of the first steps
275
587000
2000
こんな簡単な姿から
10:04
by which life got started on the early Earth.
276
589000
3000
地球上の生命は始まったことでしょう
10:07
Certainly, there were molecules present on
277
592000
2000
実際 地球には初期から 分子が
10:09
the early Earth, but they wouldn't have been
278
594000
2000
ありましたが この実験に使ったような
10:11
these pure compounds that we worked with
279
596000
2000
純粋な化合物では
10:13
in the lab and I showed in these experiments.
280
598000
2000
なかったでしょう
10:15
Rather, they'd be a real complex mixture of
281
600000
2000
むしろ 本当に複雑で
10:17
all kinds of stuff, because
282
602000
2000
あらゆる物が混ざり
10:19
uncontrolled chemical reactions produce
283
604000
2000
制御されていない化学反応で生成した
10:21
a diverse mixture of organic compounds.
284
606000
2000
多種多様な有機化合物の混ざった複合体
10:23
Think of it like a primordial ooze, okay?
285
608000
3000
原始の泥を考えてください
10:26
And it's a pool that's too difficult to fully
286
611000
2000
水たまりに たまった茶色の
10:28
characterize, even by modern methods, and
287
613000
2000
タール状の生成物は 現代的な方法でも
10:30
the product looks brown, like this tar here
288
615000
2000
完全には分析できません
10:32
on the left. A pure compound
289
617000
2000
右側に置いてある純粋な化合物と
10:34
is shown on the right, for contrast.
290
619000
2000
比べてみてください
10:36
So this is similar to what happens when you
291
621000
2000
こちらは台所にある純粋な砂糖の
10:38
take pure sugar crystals in your kitchen,
292
623000
2000
結晶を鍋に入れて加熱したときに
10:40
you put them in a pan, and you apply energy.
293
625000
2000
起きることと 似ています
10:42
You turn up the heat, you start making
294
627000
2000
砂糖に熱を加え
10:44
or breaking chemical bonds in the sugar,
295
629000
2000
化学結合を加えたり切ったりして
10:46
forming a brownish caramel, right?
296
631000
2000
茶色のカラメルが生成されます
10:48
If you let that go unregulated, you'll
297
633000
2000
これを調整せずに続けると
10:50
continue to make and break chemical bonds,
298
635000
2000
化学結合の追加と切断が続き
10:52
forming an even more diverse mixture of
299
637000
2000
さらに多様な分子の混合体となって
10:54
molecules that then forms this kind of black
300
639000
2000
この種の黒いタール状のものが
10:56
tarry stuff in your pan, right, that's
301
641000
2000
鍋の中に残されます
10:58
difficult to wash out. So that's what
302
643000
2000
これは洗い流すのも大変です
11:00
the origin of life would have looked like.
303
645000
2000
生命の起源はこんなふうだったでしょう
11:02
You needed to get life out of this junk that
304
647000
2000
45億年前の初期の地球では
11:04
is present on the early Earth,
305
649000
2000
こんなどろどろの中から
11:06
four, 4.5 billion years ago.
306
651000
2000
生命は発生しなければなりませんでした
11:08
So the challenge then is,
307
653000
2000
次の課題は
11:10
throw away all your pure chemicals in the lab,
308
655000
2000
純粋な化学物質を離れて
11:12
and try to make some protocells with lifelike
309
657000
2000
生命のような性質を持ったプロトセルを
11:14
properties from this kind of primordial ooze.
310
659000
3000
この種の原始的な泥から作ることです
11:17
So we're able to then see the self-assembly
311
662000
2000
先ほどもお見せした
11:19
of these oil droplet bodies again
312
664000
2000
自己組織化した油滴の
11:21
that we've seen previously,
313
666000
2000
登場です
11:23
and the black spots inside of there
314
668000
2000
内部の黒いしみは
11:25
represent this kind of black tar -- this diverse,
315
670000
2000
この種の黒くて多様で複雑な
11:27
very complex, organic black tar.
316
672000
2000
有機物のタールです
11:29
And we put them into one of these
317
674000
2000
先ほどお見せしたような実験に投入し
11:31
experiments, as you've seen earlier, and then
318
676000
2000
そこから生命的な動きが
11:33
we watch lively movement that comes out.
319
678000
2000
生じるかどうか観察します
11:35
They look really good, very nice movement,
320
680000
2000
いい感じです すてきな動きです
11:37
and also they appear to have some kind of
321
682000
2000
ある種の習性があるようで
11:39
behavior where they kind of circle
322
684000
2000
互いに周りを回って
11:41
around each other and follow each other,
323
686000
3000
追っかけあっています
11:44
similar to what we've seen before -- but again,
324
689000
2000
先ほど見せたのと似ています
11:46
working with just primordial conditions,
325
691000
2000
でも原始的な条件の下で行い
11:48
no pure chemicals.
326
693000
2000
純粋な物質はありません
11:50
These are also, these tar-fueled protocells,
327
695000
2000
これもタールで作ったプロトセルです
11:52
are also able to locate resources
328
697000
2000
周囲から食糧を発見します
11:54
in their environment.
329
699000
1000
周囲から食糧を発見します
11:55
I'm going to add some resource from the left,
330
700000
2000
左側からエサを与えると
11:57
here, that defuses into the system,
331
702000
2000
ゆっくり広がってきます
11:59
and you can see, they really like that.
332
704000
2000
これは大好きなようで
12:01
They become very energetic, and able
333
706000
2000
とても活発になって
12:03
to find the resource in the environment,
334
708000
2000
周囲から食糧を見つけ出しました
12:05
similar to what we saw before.
335
710000
2000
前にお見せしたのとそっくりです
12:07
But again, these are done in these primordial
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712000
2000
これも原始の環境で実現しました
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conditions, really messy conditions,
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714000
2000
制御されていない条件です
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not sort of sterile laboratory conditions.
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716000
2000
小ぎれいな実験室条件ではありません
12:13
These are very dirty little protocells,
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718000
2000
実際 とても汚い
12:15
as a matter of fact. (Laughter)
340
720000
2000
小さなプロトセルです
12:17
But they have lifelike properties, is the point.
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722000
3000
しかし 生体のような特徴のあることが重要です
12:20
So, doing these artificial life experiments
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725000
3000
こんな人工生命の実験をすることで
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helps us define a potential path between
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728000
3000
非生命と生命の間をつなぐ経路を
12:26
non-living and living systems.
344
731000
3000
定義できるようになるかもしれません
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And not only that, but it helps us
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734000
2000
それだけでなく
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broaden our view of what life is
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736000
2000
生命とは何か そして生命の形態のー
12:33
and what possible life there could be
347
738000
2000
可能性についての視野を拡げます
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out there -- life that could be very different
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740000
2000
地上とは全く異なる
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from life that we find here on Earth.
349
742000
3000
生命もあり得るのです
12:40
And that leads me to the next
350
745000
2000
そこから次の言葉が現れます
12:42
term, which is "weird life."
351
747000
2000
「奇妙な生命」
12:44
This is a term by Steve Benner.
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749000
3000
スティーブ・ベナールが名付けました
12:47
This is used in reference to a report
353
752000
2000
米国学術研究会議の
12:49
in 2007 by the National Research Council
354
754000
2000
2007年の報告書に
12:51
in the United States, wherein
355
756000
2000
登場しました
12:53
they tried to understand how we can
356
758000
2000
地球上とは大変違う形態の生命を
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look for life elsewhere in the universe, okay,
357
760000
2000
宇宙でどうやって探すべきかを
12:57
especially if that life is very different from life
358
762000
2000
考察した内容です
12:59
on Earth. If we went to another planet and
359
764000
3000
別の惑星を訪れて
13:02
we thought there might be life there,
360
767000
2000
そこに生命がいるだろうと考えたときに
13:04
how could we even recognize it as life?
361
769000
2000
どうすれば生命だと判定できるでしょうか
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Well, they came up with three very general
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771000
2000
三つの一般的な基準が示されています
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criteria. First is -- and they're listed here.
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773000
2000
リストの一番です
13:10
The first is, the system has to be in
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775000
2000
第一に 非平衡の系でなければならない
13:12
non-equilibrium. That means the system
365
777000
2000
つまり 死滅したシステムではないこと
13:14
cannot be dead, in a matter of fact.
366
779000
1000
つまり 死滅したシステムではないこと
13:15
Basically what that means is, you have
367
780000
2000
その基本的な意味は
13:17
an input of energy into the system that life
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782000
2000
システムにエネルギーが与えられ
13:19
can use and exploit to maintain itself.
369
784000
3000
それを利用して自己を保持しているということです
13:22
This is similar to having the Sun shining
370
787000
2000
太陽が地球を照らし
13:24
on the Earth, driving photosynthesis,
371
789000
2000
光合成が行われて
13:26
driving the ecosystem.
372
791000
2000
生態系の原動力となるのと似ています
13:28
Without the Sun, there's likely to be
373
793000
2000
太陽がなかったら
13:30
no life on this planet.
374
795000
2000
この星には生命は存在しないでしょう
13:32
Secondly, life needs to be in liquid form,
375
797000
2000
第二に 生命は液体でなければならない
13:34
so that means even if we had some
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799000
2000
つまり面白い構造だとしても
13:36
interesting structures, interesting molecules
377
801000
2000
面白い分子であっても
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together but they were frozen solid,
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803000
2000
動けない固体だと
13:40
then this is not a good place for life.
379
805000
2000
生命には適しません
13:42
And thirdly, we need to be able to make
380
807000
2000
第三に 化学結合をしたり 切れたり
13:44
and break chemical bonds. And again
381
809000
2000
しなければなりません
13:46
this is important because life transforms
382
811000
2000
生命が環境から取り込んだ資源を
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resources from the environment into
383
813000
2000
構成要素として取り込んで
13:50
building blocks so it can maintain itself.
384
815000
2000
自己を保持するために重要です
13:52
Now today, I told you about very strange
385
817000
2000
奇妙で不思議なプロトセルを紹介しました
13:54
and weird protocells -- some that contain clay,
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819000
2000
粘土を含むもの
13:56
some that have primordial ooze in them,
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821000
3000
原始的な泥を含むもの
13:59
some that have basically oil
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824000
2000
内部が水の代わりに
14:01
instead of water inside of them.
389
826000
2000
ほぼ油だけで構成されたもの
14:03
Most of these don't contain DNA,
390
828000
2000
大半はDNAを含んでいませんが
14:05
but yet they have lifelike properties.
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830000
2000
生命のような性質を示します
14:07
But these protocells satisfy
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832000
3000
これらのプロトセルは生命の
14:10
these general requirements of living systems.
393
835000
3000
一般的な条件を満たします
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So by making these chemical, artificial
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838000
2000
こんな化学的な人工生命の実験を通して
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life experiments, we hope not only
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840000
2000
生命の起源と
14:17
to understand something fundamental
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842000
2000
この惑星に生命が棲むことについて
14:19
about the origin of life and the existence
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844000
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基本的な理解が得られます
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of life on this planet, but also
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846000
2000
さらにまた宇宙にはどんな生命の
14:23
what possible life there could be
399
848000
2000
可能性があるのかということも
14:25
out there in the universe. Thank you.
400
850000
3000
明らかになります ありがとうございました
14:28
(Applause)
401
853000
4000
(拍手)
ABOUT THE SPEAKER
Martin Hanczyc - ChemistMartin Hanczyc explores the path between living and nonliving systems, using chemical droplets to study behavior of the earliest cells.
Why you should listen
Martin Hanczyc is developing novel synthetic chemical systems based on the properties of living systems, in a quest to understand how life forms. These synthetic systems, or "protocells," are model systems of primitive living cells and chemical examples of artificial life. As Rachel Armstrong puts it: "Although the protocell model system is just a chemically modified oil droplet, its dynamics are astonishingly varied and complex."
He's based at the Institute of Physics and Chemistry and the Center for Fundamental Living Technology (FLinT) in Denmark. He is also an Honorary Senior Lecturer at the Bartlett School of Architecture, University College London.
Martin Hanczyc | Speaker | TED.com